【摘要】： 隨著實時計算技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的安全關(guān)鍵應(yīng)用依賴實時系統(tǒng)作為核心控制部件，實時系統(tǒng)成為影響安全關(guān)鍵應(yīng)用性能和可靠性的決定性因素。顯然，提高實時系統(tǒng)的可靠性與提高實時系統(tǒng)的性能具有同樣重要的意義。隨著硬件可靠性的大幅度提高，實時軟件的可靠性成為限制系統(tǒng)可信性的瓶頸。容錯，作為保障實時軟件可靠性的重要技術(shù)，已經(jīng)成為實時系統(tǒng)研究的熱點問題。 本論文詳細(xì)分析了系統(tǒng)可靠性的基本概念，影響系統(tǒng)可靠性的各種因素，系統(tǒng)地介紹了基本的可靠性保障技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，本論文系統(tǒng)、深入地研究了軟件容錯、容錯實時調(diào)度的基本技術(shù)。通過上述研究，本文作者認(rèn)為，以下問題制約軟件容錯技術(shù)在實時系統(tǒng)中的應(yīng)用： 1．容錯的引入以資源冗余為代價，將降低系統(tǒng)正常運行時的系統(tǒng)資源利用率。因此，改進實時調(diào)度算法，在保證容錯所需資源的前提下，提高系統(tǒng)資源利用率是解決這一問題的主要手段。本文對當(dāng)前這一領(lǐng)域的工作進行了詳盡、系統(tǒng)的論述。我們發(fā)現(xiàn)，雖然當(dāng)前這一領(lǐng)域的研究成果很多，但多集中在理論的探討上，所獲得的高資源利用率是以極高的算法復(fù)雜度為代價，實用性差。因此，研究和設(shè)計簡單、實用的容錯實時調(diào)度算法是容錯實時系統(tǒng)應(yīng)用需要解決的首要問題。 2．實時系統(tǒng)的軟件容錯結(jié)構(gòu)的建立和管理在很大程度上增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。在系統(tǒng)層構(gòu)建和管理容錯結(jié)構(gòu)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和開銷，降低系統(tǒng)的運行效率和通用性，而且難以適應(yīng)特定應(yīng)用的需要；在應(yīng)用層構(gòu)建和管理容錯結(jié)構(gòu)極大地增加了實時應(yīng)用設(shè)計人員的編程負(fù)擔(dān)，并難以保證軟件質(zhì)量。因此，設(shè)計一種新的軟件容錯結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和管理技術(shù)，在保持系統(tǒng)層精簡、高效的基礎(chǔ)上，減輕實時應(yīng)用設(shè)計人員的編程負(fù)擔(dān)，保證軟件質(zhì)量，提高軟件可靠性，是容錯實時系統(tǒng)應(yīng)用需要解決的另一重要問題。 在分析容錯實時系統(tǒng)面臨的主要問題基礎(chǔ)上，本論文對容錯實時調(diào)度算法和實時系統(tǒng)容錯軟件的構(gòu)造和管理進行了深入地研究，做出的主要貢獻如下： 1．將非精確計算技術(shù)、資源回收技術(shù)與現(xiàn)有的實時調(diào)度算法相結(jié)合，提出了三種新的容錯實時調(diào)度算法：IC-FT-RM、FTEDF和RR-FTEDF，其目的在于：在不降低算法的容錯能力的前提下，提高系統(tǒng)的資源利用率和任務(wù) 摘要 吞吐量。本論文在理論上證明了卜述算法的正確性，并通過容錯調(diào)度模擬試 驗驗證了算法有效性。 2 基于功能需求和非功能需求分離的原則，首次提出采用容錯實時運行 庫技術(shù)（編程中間件）構(gòu)造和管理實時容錯軟件，，簡化實時應(yīng)用程序的設(shè)計 和實現(xiàn)。本論文洋細(xì)分析了容錯實時運行庫與系統(tǒng)層和應(yīng)用層間的相互關(guān)系， 并通過實例說明了容錯實時運行庫的實現(xiàn)方涪。 除上述工作外，本論文還對實時軟件系統(tǒng)可靠的在線升級技術(shù)和實時系 統(tǒng)防危核技術(shù)進行了研究和探討，并做出有益的貢獻： l 提出一種支持實時控制系統(tǒng)在線升級的結(jié)構(gòu)模型，在保證系統(tǒng)運行時 的可靠性和性能的同時，實現(xiàn)系統(tǒng)安全的升級，延長實時軟件系統(tǒng)的使用壽 命，滿足用戶對系統(tǒng)功能和性能的不斷提高的要求。文中詳細(xì)分析了該模型 的結(jié)構(gòu)及其組成部分的功能，并利用隨機Petri網(wǎng)建立在線升級模型的性能和 可靠性評價模型。 二 首次提出了基于元對象的防危核的實現(xiàn)技術(shù)，通過面向?qū)ο蟮木幊陶Z 言的支持，使防危核具有開放式的結(jié)構(gòu)，在保證防危核原有可靠性的基礎(chǔ)上， 提高了與應(yīng)用軟件的交互能力，增加了防危核的可擴展性、靈活性和移植性。 目前，國內(nèi)外研究機構(gòu)對實時系統(tǒng)可靠性展開了及其廣泛的研究，容錯 是其中1分重要的研究領(lǐng)域。本論文對當(dāng)前容錯實時系統(tǒng)面；臨的主要問題進 行了深入、系統(tǒng)的研究和實踐，提出了新的容錯實時調(diào)度算法和實時容錯軟 件的構(gòu)造和管理方壇，為容錯實時系統(tǒng)進一步的研究和應(yīng)用提供了新的技術(shù) 和思路。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類號】：TP302.8

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